AULA - Representação de Algoritmos. Constantes, Variáveis e Expressões.

AULA 1

Como fazer um churrasco

Vamos observar atentamente este vídeo para iniciarmos o nosso curso de programação:

EmbedVideo received the bad id "U0xSYIXE9vo#!" for the service "youtube".

O que tem o churrasco com a nossa aula??
Trata-se de uma sequência de passos para execução  
de um objetivo.

EXERCÍCIO: Na forma textual, descrever as etapas
para fazer um bom churrasco.

O que é um algoritmo

Um algoritmo pode ser visto como uma sequência de instruções ou operações que resolvem um dado problema.

A receita de um bom churrasco corresponde 
a um algoritmo.

Como representar um algoritmo ?

Uma forma é representar na forma textual ordenada:

1.Comprar a carne
2.Colocar carvão na churrasqueira
3.Acender o carvão
4.Cortar a carne (picanha)
5.Espetar a carne
6.Salgar a carne
7.Colocar a carne na churrasqueira
8.Aguardar a carne ficar no ponto desejado
9.Bater a carne
10.Servir a carne

Outras formas são mais apropriadas para o uso no meio computacional:

pseudo-código
fluxogramas

A PENSAR: É possível mudar a ordem das instruções?
É possível paralelizar algumas instruções?

E para quem são os algoritmos?

Uma receita de bolo é apropriada para ser executada 
por um ser humano. 
Um procedimento de como trocar um pneu também. 
Mas muitas vezes  queremos que o algoritmo seja executado 
por uma máquina! O computador é perfeito para isto!

Neste curso vamos nos concentrar no desenvolvimento de
algoritmos simples,  desde a sua concepção até  a sua  
implementação (e depuração) através de uma LINGUAGEM DE
PROGRAMAÇÃO -  a linguagem C , por exemplo.

Um PROGRAMA implementa um algoritmo. É o algoritmo 
materializado na forma de uma sequência de instruções.

Neste sentido, vamos entender minimamente o funcionamento de um computador (próxima aula)

A Descrição de Algoritmos usando Fluxogramas

Um fluxograma é uma linguagem semi-gráfica que pode ser utilizada 
para descrição de algoritmos.

Exemplo: O algoritmo de cálculo da média de dois números:

Pontos fortes:

permite fácil entendimento do algoritmo, mesmo para pessoas leigas;

Ponto fraco:

a descrição das estrutura dos dados inexiste. O usuário deve descrevê-los a parte;

Observe no exemplo anterior que nada é dito sobre as variáveis NUM1, NUM2 e MEDIA.

Símbolos de um Fluxograma

Teste de Mesa

Constantes, Variáveis

Algoritmos operam sobre dados. O que podem ser estes dados?

Variáveis e Constantes

No exemplo anterior podemos identificar três variáveis NUM1, NUM2 e MEDIA Também podemos identificar uma CONSTANTE. O número 2.

Tipo de Variáveis:

- Numéricas: reais e inteiras

Ex: NUM1 = 5.5 /* NUM1 é uma variável real */

- Booleanas: true ou false

Ex: RES = TRUE /* RES é uma variável booleana */

- caracter:

Ex: LETRA = 'A'

- alfanumérica

Ex: FRASE = "ALO MUNDO"

E como estas variáveis armazenam os dados?? Depende da linguagem usada.

Expressões

Expressões sentenças que relacionam variáveis e constantes através de operadores matemáticos
e que RESULTAM em um valor.

A instrução do algoritmo:

MEDIA = (NUM1 + NUM2) / 2

será considerada como uma expressão, que usa os operadores '+', '/' e '='

O operador '=' é um OPERADOR DE ATRIBUIÇÃO e indica que a expressão do lado direito
do '=' será atribuída a variável do lado esquerdo.

Neste curso, para mantermos coerência com a Linguagem C, consideraremos que a expressão
como um todo resulta no valor que é atribuído a variável.

Notar que a expressão de atribuição não se trata de uma IGUALDADE MATEMÁTICA. Uma expressão viável pode ser:

X = X + 1

Significa que o valor da variável X deve ser somado com a constante 1 sendo o resultada da expressão colocado em X.

Operadores Aritméticos

Os operadores aritméticos que usaremos neste curso serão os disponíveis no C:

Operador	Significado
+	adição
-	subtração
*	multiplicação
/	divisão
%	resto

O único operador desconhecido aqui é o resto, cujo significado é o resto entre dois números inteiros. Exemplo, se B possui o valor 9, então o resultado da atribuição na expressão:

A = B%2

será 1.

Representando o algoritmo com pseudo-código

Uma possível representação em pseudo-código do fluxograma acima seria:

ALGORITMO MEDIA VARIAVEIS

  NUM1: INTEIRO
  NUM2: INTEIRO
  MEDIA: REAL

INICIO

  LER NUM1
  LER NUM2
  MEDIA = (NUM1+NUM2)/2
  MOSTRAR MEDIA

FIM
</syntaxhighlight>

NOTE que agora informamos quais variáveis existem e de que tipo elas são (inteiras e real).

Representando o algoritmo em linguagem C

#include <stdio.h>

main()
{
  int num1,num2;
  float media;

  scanf("%d",&num1);
  scanf("%d",&num2);
  media = (num1+num2)/2.0;
  prinft("media = %f\n", media);
}

Exercícios



Fazer um algoritmo na forma de fluxograma para calcular o valor y de uma função de uma reta  $y=5x+2$  dado x. Identifique quem são as variáveis e constantes do problema. (erro na solução)




Solução - Exercicio 01








Fazer um algoritmo na forma de  fluxograma para calcular o DELTA de uma equação do segundo grau, dados os coeficientes a, b e 'c'. OBS:  $DELTA=b^{2}-4ac$ .




Solução - Exercicio 02








Apresente uma variação de solução do exercício (2) usando apenas duas variáveis para armazenamento de dados.


Implementar um algoritmo na forma de pseudocódigo para calcular a conversão de CELSIUS para Farenheit.




Solução - Exercicio 04




ALGORITMO CONVERSOR
VARIAVEIS

 Celsius: FLOAT  
 Fahrenheit: FLOAT  

INICIO

 LER Celsius
 Fahrenheit = Celsius * (9/5) + 32
 MOSTRAR Fahrenheit

FIM
</syntaxhighlight>




Implementar um algoritmo na forma de pseudo-código para calcular a corrente sobre
um resistor, dado a tensão V aplicada sobre ele. Considere um resistor com R constante de 5K ohm.




Solução - Exercicio 05




ALGORITMO CIRCUITO
VARIAVEIS

V : REAL
I : REAL

CONSTANTES

R : 5000

INICIO

 LER V
 I = V/R
 MOSTRAR I

FIM
</syntaxhighlight>




Incremente o exercício 5 para computar também a potência dissipada sobre o resistor.




Solução - Exercicio 06




ALGORITMO CIRCUITO 2
VARIAVEIS

V : REAL
I : REAL
P: REAL

CONSTANTES

R : 5000

INICIO

 LER V
 I = V/R
 MOSTRAR I
 P = V*I
 MOSTRAR P

FIM
</syntaxhighlight>




Implementar um algoritmo na forma de pseudo-código para converter um ângulo em radianos para graus.




Solução - Exercicio 07




ALGORITMO CONVERSOR RAD
VARIAVEIS

 rad : REAL
 graus : REAL

INICIO

 LER rad
 graus = rad * 180/3.1415
 MOSTRAR graus

FIM
</syntaxhighlight>




O problema da raposa, do milho e da galinha.


EmbedVideo received the bad id "yifW9XueSaI#!" for the service "youtube".
 



EXERCÍCIO 8A: Descrever na forma de etapas um 
solução para o problema da raposa, do milho e da galinha.

Note que somente é possível escrever o algoritmo se tivermos uma solução para o problema.





Solução



1 - O homem leva a galinha ao outro lado do rio.
2 - O homem leva o milho ao outro lado do rio.
3 - O homem volta com a galinha para o lado inicial do rio e deixa o milho.
4 - O homem leva a raposa para o outro lado do rio onde está o milho.
5 - O homem ele volta ao lado inicial do rio e leva a galinha para o lado do rio onde está o milho e a raposa.




Torres de Hanoi

Veja este jogo:

EmbedVideo received the bad id "hLnuMXO95f8#!" for the service "youtube".
 
(a)Escrever na forma de etapas numeradas a solução para o problema  das torres de Hanói usando 3 discos.





Solução - 3 Discos



7 Passos
1 - Disco um para o terceiro pino
2 - Disco dois para o segundo pino
3 - Disco um para o segundo pino
4 - Disco tres para o terceiro pino
5 - Disco um para o primeiro pino
6 - Disco dois para o terceiro pino
7 - Disco um para o terceiro pino


(b) Escrever na forma de etapas numeradas a solução para o problema  das torres de Hanói usando 4 discos.





Solução - 4 Discos



15 Passos
1 - Disco um para o segundo pino
2 - Disco dois para o terceiro pino
3 - Disco um para o terceiro pino
4 - Disco tres para o segundo pino
5 - Disco um para o primeiro pino
6 - Disco dois para o segundo pino
7 - Disco um para o segundo pino
8 - Disco quatro para o terceiro pino
9 - Disco um para o terceiro pino
10 - Disco dois para o primeiro pino
11 - Disco um para o primeiro pino
12 - Disco tres para o terceiro pino
13 - Disco um para o segundo pino
14 - Disco dois para o terceiro pino
15 - Disco um para o terceiro pino




Implementar um fluxograma para computar a área e o comprimento de uma circunferência dado o RAIO.




Solução - Exercicio 10








Implementar um fluxograma para ler um número complexo (ler por partes) no formato retangular e apresentar o módulo e o ângulo EM GRAUS do mesmo (formato polar). Suponha que você dispõe de uma função ATG() que calcula o arco em radianos de uma dada tangente. 




Solução - Exercicio 11








Implementar um fluxograma para apresentar a velocidade no instante T (a ser fornecido) de um corpo de massa 1Kg que está inicialmente parado (em T=0) e submetido a força F também fornecida como entrada. Despreze atrito.

       Vi=0
       O--> 
       m=1Kg    F=1N




Solução - Exercicio 12